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专利号: 2016112151459
申请人: 哈尔滨工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种集成式多波段马赫曾德干涉仪,包括光电探测器、光源、激光光源、第一光源准直系统、第二光源准直系统、第一分光棱镜及其调整系统、第二分光棱镜及其调整系统、第一固定反射镜、第二固定反射镜、观察窗和信号处理单元,其特征是:所述光电探测器为8波段光电探测器,所述光源为宽谱光源,8波段光电探测器、宽谱光源、激光光源、第一和第二光源准直系统、第一和第二分光棱镜及其调整系统、第一和第二固定反射镜和观察窗集成在同一光路基板上构成8个工作于不同波段的马赫曾德干涉仪,宽谱光源输出连续波段光波,每一个波段的光波经过同一马赫曾德干涉仪均形成一组白光干涉信号,8波段光电探测器对8种白光干涉信号进行同时或单独探测;分光棱镜及其调整系统由分光棱镜、分光棱镜固定底座、固定底座角度调整架组成,固定底座角度调整架的内部和外部轮廓线均为正方形,在固定底座角度调整架的俯视面开有四个贯穿的小孔,每个小孔的中心位于固定底座角度调整架对应边面的对称中心;在固定底座角度调整架的前视面和后视面分别开有两个贯穿的丝孔,同一视面上的两个丝孔对称分布于该视面所对应的边面上所开小孔的两侧,前后两个视面上的丝孔共线。

2.根据权利要求1所述的集成式多波段马赫曾德干涉仪,其特征是:在第一光源准直系统与第一分光棱镜及其调整系统之间设置起偏器,在第二分光棱镜及其调整系统与8波段光电探测器之间设置检偏器。

3.根据权利要求2所述的集成式多波段马赫曾德干涉仪,其特征是:比色皿设置在第一固定反射镜与第二分光棱镜及其调整系统之间,第二固定反射镜与第一分光棱镜及其调整系统之间设置光程匹配系统。

4.根据权利要求3所述的集成式多波段马赫曾德干涉仪,其特征是:所述分光棱镜固定底座为凹槽型,俯视面为两个中心重合的正方形,两个正方形的边界对应平行,在正中心开有沉头小孔,在分光棱镜固定底座内安放用于固定分光棱镜的橡胶凹槽。

5.根据权利要求4所述的集成式多波段马赫曾德干涉仪,其特征是:分光棱镜安放在橡胶凹槽中,分光棱镜的俯视投影面中心位于固定底座俯视面的正中心,并且分光棱镜的俯视投影面的正方形四边与固定底座俯视面正方形四边相平行。

6.一种集成式多波段马赫曾德干涉仪的应用方法,其特征是:

步骤1:激光光源发出激光束经第二光源准直系统准直后,进入第一分光棱镜及其调整系统,经过第一分光棱镜及其调整系统分成两束出射光,其中一束为反射光束、另一束为透射光束,反射光束从第一分光棱镜及其调整系统出射后抵达第一固定反射镜,经第一固定反射镜反射后,进入第二分光棱镜及其调整系统,经第二分光棱镜及其调整系统反射后,进入观察窗;透射光束从第一分光棱镜及其调整系统出射后抵达第二固定反射镜,经第二固定反射镜反射后进入第二分光棱镜及其调整系统,经第二分光棱镜及其调整系统折射后,进入观察窗,通过调整第一、第二分光棱镜及其调整系统中的顶丝,使反射光束和透射光束在观察窗处汇聚并能够观察到干涉图样;

步骤2:将比色皿接入第一固定反射镜与第二分光棱镜及其调整系统之间的光路,将光程匹配系统接入第二固定反射镜与第一分光棱镜及其调整系统之间的光路,重复步骤1,通过驱动光程匹配系统,使经过比色皿、光程匹配系统后的反射光束和透射光束所经光程相等;

步骤3:关闭激光光源,打开宽谱光源,宽谱光源发出多波段光波,经第一光源准直系统准直后,进入第一分光棱镜及其调整系统,经过第一分光棱镜及其调整系统后分成两束出射光,一束为反射光束、另一束为透射光束,反射光束从第一分光棱镜及其调整系统出射后抵达第二固定反射镜,经第二固定反射镜反射后,进入第二分光棱镜及其调整系统,经第二分光棱镜及其调整系统反射后,进入8波段光电探测器;透射光束从第一分光棱镜及其调整系统出射后抵达第一固定反射镜,经第一固定反射镜反射后,进入第二分光棱镜及其调整系统,经第二分光棱镜及其调整系统透射后进入8波段光电探测器,在信号处理单元中观察和记录多波段干涉的初始信号;

步骤4:在比色皿中盛入待测样品;

步骤5:通过驱动光程匹配系统,宽谱光源所发出的各个波段光波进行扫描匹配;在信号处理单元中得到待测样品在光程匹配系统扫描过程中、同时获得的8个波段干涉信号的更迭变化和特征图谱;

步骤6:将比色皿中的待测样品更换成参考样品,重复步骤5,得到参考样品在光程匹配系统扫描过程中同时获得的8个波段干涉信号的更迭变化和特征图谱;

步骤7:由于不同波段的光波在同一介质中的折射率不同,每一波段白光干涉图谱中峰值所对应的几何路程匹配不同,在所获得的同一特征图谱中,将出现峰值的彼此移位,通过分析移位以及折射率和色散的关联性,获得待测样品或参考样品的多波段折射、色散特性;

步骤8:对信号处理单元中所记录待测样品和参考样品各自对应的8种特征图谱进行比对分析,实现对白光透明的待测样品和参考样品间折射、色散光学性质的比对分析。

7.根据权利要求6所述的集成式多波段马赫曾德干涉仪的应用方法,其特征是:在步骤

5之后,将起偏器接入第一光源准直系统与第一分光棱镜及其调整系统之间的光路、将检偏器接入第二分光棱镜及其调整系统与8波段光电探测器之间的光路的步骤。